M3361设计解码器课程设计.doc

电气系目录目录1FM 解 调 器 的 设 计2摘要21 设计任务与要求21设计要求22基本原理33解调过程分析34原理框图45设计方案4二 单元电路设计41高频功率放大电路42 混频器电路53 其它部分电路7三 部分仿真电路91 混频电路92 中频放大电路113 鉴频电路134 低频功率放大电路14四 参考文献17五 心得体会：17六 教师评语18FM 解 调 器 的 设 计摘要高频电子线路课程设计是继通信电子线路理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力之后，让学生综合运用高频电子线路知识，进行实际高频系统的设计、安装和调测，利用orcad、multisim等相关软件进行电路设计，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，让学生了解高频电子通信技术在工业生产领域的应用现状和发展趋势。为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础。通过本课程设计与调试，提高动手能力，巩固已学的理论知识，能建立无线电调频接收机的整机概念，了解调频接收机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算调频接收机的单各元电路：输入回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频及低频功放级。初步掌握调幅接收机的调整及测试方法。1 设计任务与要求1设计要求1、工作频率范围输入FM信号为中心频率为10.7MHz调制信号为1KHz；中频频率为455 KHz；2、其他。2基本原理 MC3361是低功耗FM解调集成电路，主要包括振荡器、混频器、限幅放大器、移相式鉴频器和音频放大器几个模块，当其被用于二次混频调频信号的解调，接收到的调频信号先经过其他混频电路变换为中频为10.7MHz的调频信号，然后输入MC3361，和其中10.245MHz的固定频率本振信号进行第二次混频，产生中频为455kHz的调制信号，最后再进行解调。3解调过程分析设输入调频信号为 微分器的作用是把调频信号变成调幅调频波。微分器输出为包络检波的作用是从输出信号的幅度变化中检出调制信号。包络检波器输出为称为鉴频灵敏度（），是已调信号单位频偏对应的调制信号的幅度，经低通滤波器后加隔直流电容，隔除无用的直流，得4原理框图 图15设计方案 MC3361主要用于对10.7MHz的中频信号进行第二次混频，即将输入调频信号的载频先变换到10.7MHz的第一中频，然后降到455kHz的第二中频，再进行解调，故MC3361能构成FM解调电路二 单元电路设计1高频功率放大电路 高频功率放大电路如图2所示, 他不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的负载为LC并联谐振回路。其具体的工作原理如下：从天线ANTA1接收到的高频信号经过CA1、CCA1、LA1组成的选频回路，选取信号为fs=10.7MHZ的有用信号，经晶体管QA1进行放大，由CA3、TA1初级组成的调谐回路，进一步滤除无用信号，将有用信号经变压器和CB1耦合进入MC3361. 图22 混频器电路下图3是一种简单点频接收实用混频放大器电路，其中三极管T1实现频率变换：图3 混频电路将接收到的信号与三极管T2和晶体组成的本机振荡的输出信号进行混频，由和C选频网络选出中频信号，其原理是，利用三极管集电极电流ic与输入电压ubc之间的非线性关系实现频率转换。变换后的调制参数（调制信号和偏频）保持不变，仅仅改变载波频率，因为高频调制信号从基级输入， 本机振荡信号从发射极输入。这种电路的特点是：信号的相互影响较小，不容易产生牵引现象，但是要求本振的输出电压幅值较大，以便使三极管工作在非线性区，实现频率转换。混频管T1的静态工作点由R1、R2和R3决定，为使三极管工作在非线性区，静态工作点IcQ不能太大，否则非线性作用消失，混频增益会大大的下降，但也不能太小，一般选在0.3mA左右较为合适。三极管T2晶振JT组成的本机振荡器电路称为电容反馈三点式振荡电路，又称“卡毕兹”电路。电路的反馈系数F=C7/C5。振荡频率主要由晶振的频率决定，因此频率稳定度较高。分析表明，振荡频率的表达式为式中，为晶振的等效电容，与频率有关，对于频率为几十兆赫的晶振，约为几毫亨；为谐振回路中的总电容，由晶振的等效电容与外接电容共同决定。3 其它部分电路在本实验中采用了MC3361芯片，所以工作原理中的混频、中频放大、鉴频、低频放大等其他功能电路全部由MC3361实现MC3361是美国MOTOROLA公司生产的单片窄带调频接收电路，主要应用于语音通讯的无线接收机。片内包含振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、滤波器、抑制器、扫描控制器及静噪开关电路。MC3361集成电路采用16脚双列直插式封装。它具有较宽的电源电压范围(29V)，能在2V低电源电压条件下可靠地工作，耗电电流小(当Vcc=3.6V时，静态耗电电流典型值为2.8mA),灵敏度高(在2.0V输入时典型值为3dB)，音频输出电压幅值大。它的内电路结构框图如图1所示。IC内设置有双平衡双差分混频器、电容三点式本机振荡器六级差动放大器构成的调频455kHz宽带中频限幅放大器、双差分正交调频鉴频器、音频放大器及静噪控制电路图 4 MC3361的内部电路MC3361的内部振荡电路与Pin1和Pin2的外接元件组成第二本振级，第一中频IF输入信号10.7MHz从MC3361的Pin16输入，在内部第二混频级进行混频，其差频为：10.700-10.245=0.455MHz，也即455kHz第二中频信号。第二中频信号由Pin3输出，由455kHz陶瓷滤波器选频，再经Pin5送入MC3361的限幅放大器进行高增益放大，限幅放大级是整个电路的主要增益级。Pin8的外接元件组成455kHz鉴频谐振回路，经放大后的第二中频信号在内部进行鉴频解调，并经一级音频电压放大后由Pin9输出音频信号。Pin12Pin15为载频检测和电子开关电路，通过外接少量的元件即可构成载频检测电路，用于调频接收机的静噪控制。MC3361内部还置有一级滤波信号放大级，加上少量的外接元件可组成有源选频电路，为载频检测电路提供信号，该滤波器Pin10为输入端，Pin11为输出端。Pin6和Pin7为第二中放级的退耦电容。三 部分仿真电路1 混频电路混频电路是一种简单点频接收实用混频放大器电路，其中三极管T1实现频率变换将接收到的信号与三极管T2和晶体组成的本机振荡的输出信号进行混频，由和C选频网络选出中频信号，其原理是，利用三极管集电极电流ic与输入电压ubc之间的非线性关系实现频率转换。变换后的调制参数（调制信号和偏频）保持不变，仅仅改变载波频率，因为高频调制信号从基级输入， 本机振荡信号从发射极输入。这种电路的特点是：信号的相互影响较小，不容易产生牵引现象，但是要求本振的输出电压幅值较大，以便使三极管工作在非线性区，实现频率转换。电路图如下图5、图6： 图5 图62 中频放大电路中频放大电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大，然后送到检波器检波。中频放大电路对超外差收音机的灵敏度、选择性和通频带等性能指标起着极其重要的作用。图中B1、B2为中频变压器，它们分别与C1、C2组成输入和输出选频网络，同时还起阻抗变换的作用，因此，中频变压器是中放电路的关键元件。中频变压器的初级线圈与电容组成LC并联谐振回路，它谐振于中频465kHz。由于并联谐振回路对诣振频率的信号阻抗很大，对非谐振频率的信号阻抗较小。所以中频信号在中频变压器的初级线圈上产生很大的压降，并且耦合到下一级放大，对非谐振频率信号压降很小，几乎被短路（通常说它只能通过中频信号），从而完成选频作用，提高了收音机的选择性。QL值愈高，选择性愈好，通频带愈窄；反之,通频带愈宽，选择性愈差电路图如下图7、图8：图7 中频放大电路 图83 鉴频电路实现调频信号解调的鉴频电路可分为三类,第一类是调频-调幅调频变换型。这种类型是先通过线性网络把等幅调频波变换成振幅与调频波瞬时频率成正比的调幅调频波,然后用振幅检波器进行振幅检波。第二类是相移乘法鉴频型。这种类型是将调频波经过移相电路变成调相调频波,其相位的变化正好与调频波瞬时频率的变化成线性关系,然后将调相调频波与原调频波进行相位比较,通过低通滤波器取出解调信号。因为相位比较器通常用乘法器组成,所以称为相移乘法鉴频。第三类是脉冲均值型。这种类型是把调频信号通过过零比较器变换成重复频率与调频信号瞬时频率相等的单极性等幅脉冲序列,然后通过低通滤波器取出脉冲序列的平均值,这就恢复出与瞬时频率变化成正比的信号。图是双失谐回路鉴频器的原理图。它是由三个调谐回路组成的调频-调幅调频变换电路和上下对称的两个振幅检波器组成。初级回路谐振于调频信号的中心频率 ,其通带较宽。次级两个回路的谐振频率分别01 、02 ,并使01 、02 与c成对称失谐。即:01 - c = c - 02 。当输入调频信号的频率为c 时,两个次级回路输出电压幅度相等,经检波后输出电压0 = 01 - 02。当输入调频信号的频率由c向升高的方向偏离时, 22回路输出电压大,而11 回路输出电压小,则经检波后01 02 ,则0 = 01 - 02 02 ,则0 = 01 - 02 0 。电路图如下图9、图10：图9 图104 低频功率放大电路变压器耦合单管功率放大电路，图中Rb1、Rb2和Re组成分压式电流负反馈偏置电路，Ce是发射极旁路电容器，RL为放大器的负载电阻，T1和T2是输入和输出变压器，统称为耦合变压器。其作用一方面是隔断直流耦合交流信号，另一方面用来变换阻抗，使负载能够获得最大的功率。三极管V常被称为功放管。通常功率放大器的负载RL小于三极管集电极所需最佳负载RL，阻抗不匹配。根据变压器变换阻抗原理，T2的初、次级阻抗关系为：RLn2RL式中，n是变压器的匝数比，只要合理地选择变压比n，即可使负载RL通过T2在它的初级得晶体管所需要的最佳负载阻抗RL。 图11 变压器耦合单管功率放大电路等效电路图如下： 图12 低频功放仿